После знакомства с источниками компонентного состава подземных вод (самой H2O и растворенных в ней веществ) ? (служат атмосфера (метеорные осадки), наземная гидросфера (океаны, моря, озера, реки), литосфера (горные породы и минералы), биосфера (органическое вещество) и мантия (летучие компоненты магмы). По генезису подземные воды различают атмогенные, талассогенные, петрогенные и мантийногенные) и с факторами, влияющими на формирование подземных вод ? (физико-географические, геологические, физико-химические, физические, биологические и искусственные) обратимся непосредственно к процессам формирования состава подземных вод. Они могут быть подразделены на четыре группы: 1) процессы, переводящие вещество в раствор, 2) процессы, выводящие вещество из раствора, 3) процессы, сочетающие воспроизводство и поглощение растворенного вещества, 4) процессы добавления или удаления молекул растворителя.
Эти процессы вызывают метаморфизацию подземных вод в естественных условиях, т.е. изменение их состава. Если состав воды изменяется от гидрокарбонат-ного к сульфатному, а затем к хлоридному, такая метаморфизация называется прямой. Изменение состава в обратном направлении называется обратной метаморфизацией.
Метаморфизация подземных вод – направленное изменение их химического состава и свойств под воздействием комплекса природных и техногенных факторов в результате физико-химических и биохимических процессов преобразования и обмена миграционных форм в системе «вода-порода».
1 Процессы, переводящие вещество в раствор
Ведущие процессы этого типа – растворение и выщелачивание. Рассмотрим эти понятия.
Наиболее простой тип растворения – конгруэнтное растворение. Это простая диссоциация вещества в воде на ионы. Это процесс полного перехода вещества из твердой фазы в жидкую. Такому процессу подвержены хорошо растворимые природные соединения (галогены, сульфаты, карбонаты: KCl, Na2SO4, CaSO4, Na2CO3 и др. Наряду с ними в земной коре широко распространены труднораствори-
мые соединения (силикаты, бораты и др.) с другим – инконгруэнтным – характером растворения. При инконгруэнтном растворении происходит не просто отрыв ионов кристаллической решетки твердой фазы молекулами воды, но химическое взаимодействие твердой фазы с водой. Это по существу гидролиз, т.е. химическое разложение твердого вещества водой. При этом на поверхности разрушающейся твердой фазы образуются новые труднорастворимые вещества, а в раствор переходят отдельные компоненты растворяющегося соединения.
Так, при растворении галита NaCl (конгруэнтный процесс) вода будет отвечать составу минерала, т.е. ClNa. Но при растворении полевого шпата KAlSi3O8 (инконгруэнтный процесс) раствор не будет в полной мере отвечать составу минерала. В последнем случае идет химическая реакция:
2KAlSi3O8 + 11H2O = Al2[Si2O5](OH)4 + 2KOH + 4H4SiO4.
калиевый полевой шпат каолинит
При этом каркасная структура полевых шпатов превращается в слоистую, свойственную глинистым минералам. На поверхности разрушающегося калиевого полевого шпата образуется каолинит. Обращаю внимание на то, что в составе полевого шпата нет водорода, а в каолините он есть. Это означает, что в данном процессе происходит разложение воды. Водород из воды поглощается изменяющимся полевым шпатом. Оставшиеся в воде ионы гидроксила OH- соединяются с переходящим в раствор катионом K+. В этом процессе раствор становится более щелочным. При благоприятных условиях (температура, атмосферные осадки, СО2, органика) происходит дальнейшее разложение и образуются наиболее устойчивые соединения – гидроокислы алюминия (бокситы). Иногда они распространены в виде пятен в каолинитах.
Al2[Si2O5](OH)4 + 5H2O = 2Al(OH)3 + 2H4SiO4.
Al2O3 · 3 H2O – гиббсит
Т.о., инконгруэнтное растворение означает несоответствие раствора растворяющейся твердой фазе.
Какими должны быть условия равновесия «вода-минерал» чтобы происходило
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
